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《數據結構與抽象：Java語言描述（原書第4版）》一2.2.1　可變大小數組

本節書摘來華章計算機《數據結構與抽象：Java語言描述（原書第4版）》一書中的第2章 ，第2.2.1節，［美］弗蘭克M.卡拉諾（Frank M. Carrano）　蒂莫西M.亨利（Timothy M. Henry） 著 羅得島大學　 新英格蘭理工學院 辛運幃　饒一梅　譯 更多章節內容可以訪問雲棲社區“華章計算機”公眾號查看。

2.2.1　可變大小數組

策略。當教室滿了時，能容納更多學生的一種辦法是移到一間更大的教室。用類似的方式，當數組滿了時，可以將它的內容移到一個更大的數組中。這個過程稱為調整（resizing）數組大小。圖2-7顯示兩個數組：一個是有5個連續內存單元的原始數組，另一個數組（兩倍於原始數組大小）在計算機的另一塊內存中。如果將數據從原始的小數組中複製到新的大數組的開頭部分，得到的結果像是擴展了原來的數組一樣。這種機製的唯一不足是新數組的名字：你想讓它與原始數組同名。馬上就會看到如何完成這個工作。

細節。假定已有myArray指向的數組，如圖2-8a所示。我們先定義一個別名oldArray，它也指向這個數組，如圖2-8b所示。下一步是創建一個比原始數組更大的新數組，讓myArray指向這個新數組。如圖2-8c所示，一般地新數組要兩倍於原始數組的大小。最後一步是將原始數組的內容複製到新數組中（見圖2-8d），然後丟棄原始數組（見圖2-8e）。下列偽代碼概括了這些步驟：

圖2-8　a）一個數組；b）指向同一數組的兩個引用；c）原始數組變量現在指向新的更大的數組；d）原始數組中的項複製到新數組中；e）丟棄原始數組

注：當數組不再被引用時，它的內存在垃圾回收時被收回，就像是對其他對象發生的那樣。
代碼。將前麵的偽代碼轉換為Java時，可以使用Java類庫中的方法Arrays.copyOf (sourceArray, newLength)來做很多事情。例如，對如下的簡單整數數組進行操作：

此時，myArray指向一個數組，如圖2-9a所示。接下來，調用Arrays.copyOf。將變量myArray中的引用賦給這個方法的第一個參數sourceArray，如圖2-9b所示。接下來，方法創建一個新的更大的數組，並將參數數組中的項複製給它（見圖2-9c）。最後，方法返回指向新數組的一個引用（見圖2-9d），我們將這個引用賦給myArray（見圖2-9e）。下麵的語句執行這些步驟：

圖2-9　語句myArray = Arrays.copyOf(myArray, 2 * myArray.length);的效果。a）參數數組；
b）指向參數數組的參數；c）獲得參數數組內容的新的更大的數組；d）指向新數組的返回值；
e）將返回值賦給參數變量

注：圖2-9中的數組含有整數。這些整數是基本類型值，且像這樣占據數組中的位置。與之相對，例如圖2-6中的數組，含有指向對象的引用而不是對象本身。

調整數組的大小或許沒有第一眼看上去這樣有吸引力。每次擴展數組的大小時，必須複製它的內容。如果每次需要數組外的一個額外空間而讓數組增大一個元素，則這個過程將耗時過大。例如，如果含50個元素的數組滿了，為了容納另一個項，需要將數組複製到有51個元素的數組中。再添加一項時又會要求你將含有51個元素的數組複製到含有52個元素的數組中，以此類推。每次添加都會導致複製數組。如果在原含有50個項的數組中添加100項，則要複製100次數組。
另一種做法是將數組擴展m個元素，將複製開銷分攤在m次添加上而不是集中在一次上。每次當數組滿時倍增它的大小，這是一種典型的方法。
例如，當在含有50個項的滿數組中添加一項時，在進行添加前先將50個元素的數組複製到100個元素的數組中。那麼接下來的49次添加都可以快速完成而不需要複製數組。所以數組複製隻需一次。

程序設計技巧：當增大數組時，將它的項複製到更大的數組中。應該充分地擴展數組，以減少複製代價的影響。常用的辦法是倍增數組大小。
注：說“調整數組的大小”實際上是用詞不當，因為數組的長度不會改變。調整數組大小的過程是創建了一個含有原始數組項的全新數組。給新數組與原始數組一樣的名字——換句話說，指向新數組的引用賦給指向原始數組引用的變量。然後丟棄原始數組。
注：引入一個類
若一個類使用了Java類庫中的類，則它的定義前必須有import語句。例如，要使用類Arrays，應該將下麵的語句寫在你的類定義和描述性注釋之前：

有些程序員將這條語句中的Arrays替換為星號，目的是在程序中可以使用包java.util中的所有類。

自測題18　考慮下列語句定義的字符串數組：

為數組text增大5個元素的容量且不改變當前內容的Java語句是什麼？
自測題19　考慮字符串數組text。如果放到這個數組中的字符串的個數小於它的長度（容量），你如何減少數組的長度而不改變它的當前內容？假定字符串的個數保存在變量size中。

最後更新：2017-06-26 17:32:53

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